CN1994658A - 一种含镓、铟和铈的铜磷银钎料 - Google Patents
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Abstract
一种含镓、铟和铈的铜磷银钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。其化学成分按质量百分数配比为：13.0％～18.0％的银，4.0％～8.0％的磷，0.001％～0.1％的镓，0.001％～0.1％的铟，0.002％～0.10％的铈，其余为铜。本发明的优点：固、液相线温度、钎缝抗拉和抗剪强度、钎料伸长率等综合性能优异；改善了对母材润湿性、铺展性、钎缝力学性能；除可制备成丝材外，还可制备成薄带；可降低主成分合金(Ag－Cu－Zn合金)的熔点，改善铜磷银钎料在紫铜、黄铜及镍基合金上的润湿性；通过加入稀土元素铈，能细化铜磷银钎料的晶粒，使得铜磷银钎料塑性提高率达到了18.7％～34.7％，便于加工成特殊形状及特殊尺寸超宽薄带的钎料。
Description
技术领域
本发明涉及一种银钎料，特别是一种适用于紫铜、黄铜以及镍基合金等金属材料钎焊的含镓、铟和铈的铜磷银钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。
背景技术
目前使用的铜磷银钎料如BCu80AgP，其化学成分中含银量为15％左右，其性能虽然较为优良，但由于该种钎料的固相线温度在645℃、液相线温度在800℃、钎缝抗拉强度在188MPa(紫铜)、钎缝抗剪强度在163MPa(紫铜)、钎料伸长率(加工态)在15.0％，故仍然满足不了许多特殊钎焊结构、特殊形状及特殊尺寸例如超宽薄带钎料制备的需要。因此，研究开发性能比BCu80AgP更佳、含银量与BCu80AgP相当或相似而藉以满足前述的超宽薄带钎料制备要求的铜磷银钎料成为了业界追求的方向。
发明内容
本发明的任务是要提供一种比BCu80AgP钎料性能更为优良而得以满足特殊钎焊结构、特殊形状及特殊尺寸超宽薄带钎料制备要求的含镓、铟和铈的铜磷银钎料。
本发明的任务是这样来完成的，一种含镓、铟和铈的铜磷银钎料，其化学成分按质量百分数配比为：13.0％～18.0％的银(Ag)，4.0％～8.0％的磷(P)，0.001％～0.1％的镓(Ga)，0.001％～0.1％的铟(In)，0.002％～0.10％的铈(Ce)，其余为铜(Cu)。
本发明所具的优点：1)固、液相线温度、钎缝抗拉和抗剪强度、钎料伸长率等综合性能优于传统的含银量为15％的BCu80AgP铜磷钎料；2)通过优化镓、铟和铈的的化学成分，有效地改善了对母材润湿性、铺展性、钎缝力学性能(σb、τ)；3)除可制备成丝材外，还可制备成厚度为0.05mm～0.5mm，宽度为20mm～200mm的薄带；4)加入的镓(Ga)和铟(In)取量合适，可降低主成分合金(Ag-Cu-Zn合金)的熔点，同时改善铜磷银钎料在紫铜、黄铜、以及镍基合金上的润湿性；5)通过加入稀土元素铈(Ce)，得以细化铜磷银钎料的晶粒，使得本发明的铜磷银钎料塑性提高率达到了18.7％～34.7％(参见表1)，便于加工成特殊形状及特殊尺寸超宽薄带的钎料。
具体实施方式
1)、使用市售的白银、电解铜、磷铜合金、金属镓、金属铟、金属铈，按需要配比，采用常规的中频冶炼炉冶炼、浇铸，然后通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；2)、根据生产需要，可将金属镓、金属铟、金属铈分别预先冶炼成合金，然后加入铜-磷-银合金中冶炼、浇铸，再通过挤压、拉拔，即得到所需要的钎料丝材；或通过多道轧制工序，制备成所需厚度、宽度的薄带。固相线温度在635℃～645℃范围、液相线温度在780℃～795℃范围；除可制备为丝材外，还可制备成厚度为0.05mm～0.5mm，宽度为20mm～200mm的薄带；钎焊材料为下列组合：紫铜-黄铜、黄铜-镍基合金、紫铜-镍基合金时，钎缝力学性能分别为：σb＝185～350MPa，τ＝180～300MPa。
实施例一：
15.0％银(Ag)，5.0％磷(P)，0.1％镓(Ga)，0.1％铟(In)，0.10％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例二：
13.0％银(Ag)，8.0％磷(P)，0.1％镓(Ga)，0.1％铟(In)，0.10％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例三：
18.0％银(Ag)，4.0％磷(P)，0.001％镓(Ga)，0.001％铟(In)，0.002％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例四：
14.0％银(Ag)，7.0％磷(P)，0.01％镓(Ga)，0.01％铟(In)，0.02％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例五：
14.0％银(Ag)，7.0％磷(P)，0.01％镓(Ga)，0.01％铟(In)，0.02％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例六：
16.0％银(Ag)，5.50％磷(P)，0.05％镓(Ga)，0.05％铟(In)，0.05％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例七：
14.8％银(Ag)，5.2％磷(P)，0.005％镓(Ga)，0.1％铟(In)，0.08％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例八：
15.6％银(Ag)，4.8％磷(P)，0.08％镓(Ga)，0.06％铟(In)，0.03％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例九：
15.0％银(Ag)，5.0％磷(P)，0.001％镓(Ga)，0.08％铟(In)，0.03％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例十：
16.8％银(Ag)，4.4％磷(P)，0.02％镓(Ga)，0.02％铟(In)，0.03％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例十一：
16.2％银(Ag)，5.6％磷(P)，0.02％镓(Ga)，0.02％铟(In)，0.08％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例十二：
15.2％银(Ag)，6.0％磷(P)，0.001％镓(Ga)，0.02％铟(In)，0.06％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
实施例十三：
14.5％银(Ag)，4.9％磷(P)，0.02％镓(Ga)，0.003％铟(In)，0.005％铈(Ce)，其余为铜(Cu)。上述成分配比得到的钎料的伸长率、固相线温度、液相线温度、钎焊母材为紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金相组合时的钎缝强度俱由表1所示，黄铜-镍基合金相组合时的钎缝抗拉强度和钎缝抗剪强度分别为σb＝325±25MPa和τ＝270±30MPa)。
本发明的含镓、铟和铈的铜磷银钎料对钎焊母材紫铜、黄铜、镍基合金分别都具有良好的润湿性能，因此上述实施例一至实施例十三中的任何一种含镓、铟和铈的铜磷银钎料，在钎焊紫铜-紫铜、紫铜-黄铜、紫铜-镍基合金、黄铜-镍基合金等不同的组合材料(母材)时，对所钎焊的组合材料(母材)均具有良好的润湿性，且钎焊接头具有良好的综合力学性能。
表1为本发明的实施例与已有技术中BCu80AgP铜磷银钎料的性能对比表
| 对比项目 | BCu80AgP铜磷银钎料(GB/T6418-1993) | 本发明的实施例(钎缝抗拉强度(σb，MPa，钎缝抗剪强度(τ，MPa) | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
| 固相线温度(℃) | 645℃ | 635℃ | 635℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 645℃ | 640℃ | 640℃ | 645℃ |
| 液相线温度(℃) | 800℃ | 780℃ | 780℃ | 795℃ | 780℃ | 780℃ | 780℃ | 790℃ | 795℃ | 795℃ | 795℃ | 790℃ | 785℃ | 795℃ |
| 钎缝抗拉强度(σb)母材为紫铜 | 188MPa | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 | 210±25 |
| 钎缝抗剪强度(τ)母材为紫铜 | 163MPa | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 | 200±30 |
| 钎料伸长率(加工态，δ5)母材为紫铜 | 15.0％ | 19.8％ | 18.5％ | 17.9％ | 18.7％ | 19.2％ | 18.3％ | 17.8％ | 19.6％ | 18.4％ | 18.8％ | 18.6％ | 20.2％ | 19.3％ |
| 钎料伸长率提高率 | -------- | 32％ | 23.3％ | 19.3％ | 24.7％ | 28％ | 22％ | 18.7％ | 30.7％ | 22.7％ | 25.3％ | 21.3％ | 34.7％ | 28.7％ |
Claims (1)
1、一种含镓、铟和铈的铜磷银钎料，其特征在于其化学成分按质量百分数配比为：13.0％～18.0％的银(Ag)，4.0％～8.0％的磷(P)，0.001％～0.1％的镓(Ga)，0.001％～0.1％的铟(In)，0.002％～0.10％的铈(Ce)，其余为铜(Cu)。
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